TMED3在惡性腫瘤中的研究進(jìn)展

霍佳興，朱春悅，蘇杭，林訓(xùn)義，張風(fēng)華

（1.河北醫(yī)科大學(xué) 研究生學(xué)院，河北 石家莊 050017；2.河北省人民醫(yī)院 腺體外科，河北 石家莊 050051；3.華北理工大學(xué) 研究生學(xué)院，河北 唐山 063210）

跨膜 emp24 結(jié)構(gòu)域（transmembrane emp24 domain，TMED）蛋白家族為分子量為24 kDa 的I 型跨膜蛋白，在哺乳動物中包含10 種TMED 蛋白。近年來研究發(fā)現(xiàn)，TMED 蛋白家族成員參與惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展、增殖、侵襲、凋亡等過程，如TMED2 通過激活TLR4/NF-κB 信號通路促進(jìn)肺腺癌細(xì)胞增殖和侵襲[1]；TMED10 通過激活A(yù)MPK/mTOR信號通路促進(jìn)甲狀腺癌細(xì)胞凋亡[2]等。然而，目前關(guān)于TMED3 在癌癥中的報(bào)道研究較為少見[3]，并且與其他家族成員不同，TMED3 在惡性腫瘤中的作用是存在爭議的，如最初發(fā)現(xiàn)TMED3 是結(jié)腸癌的轉(zhuǎn)移抑制因子[4]，而Vainio 等[5]闡明TMED3 促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞增殖，可能與前列腺癌雄激素受體相關(guān)。因此，本文系統(tǒng)總結(jié)了TMED3 在常見腫瘤中的作用機(jī)制及其發(fā)揮作用的相關(guān)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，為惡性腫瘤的臨床診治提供新靶點(diǎn)。

1 TMED3的結(jié)構(gòu)及功能

1.1 TMED3結(jié)構(gòu)

TMED 蛋白家族是一組分子復(fù)合體，包含4 個亞家族（α、β、γ、δ），常以單聚體、二聚體及多聚體的形式存在于真核細(xì)胞中。TMED3 是P24 蛋白家族最常見的成員之一，是一種高度保守的單通道I 型跨膜蛋白，定位于人類染色體15q25.1 區(qū)域，編碼蛋白由4 部分組成：N 端高爾基體動力（Golgi dynamics，GOLD）區(qū)域、a 螺旋形卷曲螺旋區(qū)域、跨膜結(jié)構(gòu)區(qū)域及高度保守的短序列胞質(zhì)尾部結(jié)構(gòu)[6-7]。

1.2 TMED3生理功能

TMED3 作為與腫瘤相關(guān)的重要調(diào)控因子[8]，具有多種生理功能，可參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體囊泡介導(dǎo)的蛋白質(zhì)雙向運(yùn)輸和代謝過程，選擇性運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)囊泡，在早期胚胎發(fā)育及免疫應(yīng)答中發(fā)揮重要作用[9-10]；還能調(diào)節(jié)其他TMED 家族成員的mRNA 水平，如一項(xiàng)關(guān)于結(jié)腸癌的試驗(yàn)[11]表明，敲除TMED3 會導(dǎo)致TMED7 基因出現(xiàn)下調(diào)趨勢，而TMED9 基因出現(xiàn)上調(diào)趨勢；在果蠅和哺乳動物中，TMED 還可參與Wnt 信號級聯(lián)通路傳導(dǎo)，控制配體分泌[12]。

2 TMED3在惡性腫瘤中的表達(dá)

TMED3 在多種惡性腫瘤中呈高表達(dá)狀態(tài)，在腫瘤發(fā)生發(fā)展、增殖、侵襲轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮重要作用（表1）。臨床研究表明，與正常癌組織相比，TMED3 在骨肉瘤[13]、肺鱗狀細(xì)胞癌[14]、乳腺癌[15]等多種惡性腫瘤中表達(dá)顯著上調(diào)，敲除TMED3 可減弱癌細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移及抗凋亡能力，進(jìn)而抑制腫瘤細(xì)胞進(jìn)展。以上研究同樣證實(shí)敲除TMED3，可導(dǎo)致與細(xì)胞凋亡信號通路相關(guān)的蛋白質(zhì)包括Bcl-2、Livin、HSP27、IGF-I、IGF-Ⅱ、IGFBP-2 出現(xiàn)下調(diào)趨勢，這一點(diǎn)在人類脊索瘤細(xì)胞[16]和食管鱗狀癌細(xì)胞[17]中得到進(jìn)一步驗(yàn)證。文獻(xiàn)[18]報(bào)道，TMED3 在非小細(xì)胞肺癌中表達(dá)水平顯著高于正常肺組織，敲除TMED3 抑制腫瘤細(xì)胞增殖和侵襲。正常乳腺組織中，TMED3 免疫組織化學(xué)染色為陰性，而乳腺癌切片顯示胞漿和胞核強(qiáng)烈染色，尤其是在T47D 和MDA-MB-231 乳腺癌細(xì)胞系中染色程度更深，可加速癌細(xì)胞G1/S 期轉(zhuǎn)化以促進(jìn)癌細(xì)胞生長[19]。前列腺癌[5]（VCaP、LNCaP）中TMED3 水平明顯高于正常組織，敲除TMED3 抑制腫瘤細(xì)胞增殖。TMED3 通過IL-11/STAT3 信號傳導(dǎo)通路促進(jìn)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移，且在轉(zhuǎn)移性較高的肝癌細(xì)胞系（HCCLM3、MHCC97H）中的表達(dá)水平明顯高于轉(zhuǎn)移性較低的肝癌細(xì)胞系（SMMC-7721、MHCC97L）[20]。目前，僅有一項(xiàng)研究[4]結(jié)果與上述結(jié)論截然相反，即在結(jié)腸癌中，TMED3 抑制腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移及侵襲，并在腫瘤組織中表達(dá)呈下調(diào)趨勢。因此，關(guān)于TMED3 的抑癌作用，有待進(jìn)一步證實(shí)。

表1 TMED3在不同惡性腫瘤中表達(dá)水平Table 1 The expression levels of TMED3 in different malignant tumors

3 TMED3在惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展中的機(jī)制

3.1 上游基因通過調(diào)節(jié)TMED3 影響惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展

miRNA 可調(diào)節(jié)目的基因表達(dá)，其異常表達(dá)與惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[21]。TMED3 3'TUR 具有多個miRNA 潛在結(jié)合位點(diǎn)。在胃癌中，miR-876-3P通過靶向TMED3 表達(dá)，增強(qiáng)胃癌細(xì)胞對化療藥物敏感性，同時下調(diào)胃癌細(xì)胞中Sox-2、Oct-4、CD133、CD44 的表達(dá)[22]。在乳腺癌細(xì)胞中，TMED3升高與ER、PR、HER-2 及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)，miR-188-3P 作為TMED3 新型負(fù)調(diào)節(jié)因子，同樣與TMED3 3'TUR 的結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合，抑制TMED3 表達(dá)，減緩細(xì)胞增殖、遷移及侵襲，發(fā)揮其抗癌作用[23]。miRNA-TMED3 軸在惡性腫瘤發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用，深入研究可為惡性腫瘤的診治提供新線索。

3.2 TMED3對下游靶基因及信號通路的作用機(jī)制

Wnt/β-catenin 信號通路異常激活，可誘導(dǎo)惡性腫瘤干細(xì)胞更新、細(xì)胞增殖和分化，已成為惡性腫瘤靶向治療的研究熱點(diǎn)[24-26]。以往研究[27-28]表明，首次于動物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的Wnt/β-catenin 信號通路，是一個進(jìn)化較為保守的信號軸，在胚胎發(fā)育、組織穩(wěn)態(tài)、細(xì)胞增殖、侵襲、分化、凋亡等生理過程中發(fā)揮重要作用。惡性腫瘤中過表達(dá)的TMED3 通過增強(qiáng)Wnt/β-catenin 信號通路發(fā)揮其致癌作用，如一項(xiàng)關(guān)于非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞的研究揭示[18]，下調(diào)Wnt/β-catenin 信號通路能夠逆轉(zhuǎn)由TMED3 過表達(dá)引起的對非小細(xì)胞肺癌增殖和侵襲作用。在乳腺癌細(xì)胞中[19]，TMED3 過表達(dá)導(dǎo)致MCF-7 細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中β-catenin 和Axin-2 大量積累，同時提高了與Wnt/β-catenin 信號傳導(dǎo)通路相關(guān)的一系列復(fù)雜的下游靶基因的表達(dá)，如c-myc、MMP7、TCF4，從而促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲。

WNT-TCF 信號傳導(dǎo)通路異常激活在細(xì)胞轉(zhuǎn)移性生長的過程中具有至關(guān)重要的意義[29-30]。結(jié)腸癌中[4]，TMED3 和SOX12 雖隸屬于不同蛋白質(zhì)分泌和轉(zhuǎn)錄調(diào)控家族，但在WNT 信號調(diào)節(jié)中均具有增強(qiáng)其內(nèi)源性活性的功能，若敲除兩種轉(zhuǎn)移抑制因子，則會誘導(dǎo)癌細(xì)胞擴(kuò)散和遠(yuǎn)處器官轉(zhuǎn)移。另外，研究[11]表明TMED9/TMED3 拮抗作用也會影響WNTTCF 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，且與CHIH4、TGFa、GLI1 建立一個正反饋分泌-轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)環(huán)，促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移。

在STATA 信號通路中，IL-11 作為上游因子，通過與其受體結(jié)合，可誘導(dǎo)gp130 同源二聚化、激活多功能蛋白聚糖表達(dá)，從而促進(jìn)腫瘤形成[31]。肝細(xì)胞癌中[20]，蛋白質(zhì)印記結(jié)果顯示TMED3 過表達(dá)可提高上清液中IL-11 水平，加強(qiáng)STAT3 磷酸化水平，通過IL-11/STAT3 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路促進(jìn)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移和侵襲。

核糖體蛋白S15A（RPS15A）是高度保守的核糖體蛋白，在早期翻譯階段，促進(jìn)mRNA 帽結(jié)合蛋白與核糖體小亞基結(jié)合，在細(xì)胞中起著癌基因或癌基因激活劑的作用[32-33]。TMED3 和RPS15A 在骨肉瘤中的表達(dá)呈正相關(guān)，通過TARGET-OS 數(shù)據(jù)庫分析發(fā)現(xiàn)RPS15A 為TMED3 調(diào)控骨肉瘤的下游靶點(diǎn)，敲除RPS15A 可減緩由TMED3 過表達(dá)所引起的促癌作用[13]。

Akt 通路是人類惡性腫瘤中最易激活信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路之一，其活性改變與惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展相關(guān)[34-36]。關(guān)于非小細(xì)胞肺癌的研究[18]顯示，Akt 抑制劑可阻斷由TMED3 過表達(dá)所引起的對Wnt/β-catenin 信號通路的增強(qiáng)作用。

Ezrin 蛋白（EZR）是Ezrin-Radixin-Moesin 家族成員，作為信號分子調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架并參與細(xì)胞黏附、遷移、分裂等細(xì)胞生長所必需的生長過程[37-38]。肺鱗狀細(xì)胞癌中[14]，EZR 與NCI-H520 細(xì)胞增殖表型最相關(guān)，被認(rèn)為是NCI-H520 細(xì)胞中TMED3 的下游靶標(biāo)。敲除EZR 顯著抑制細(xì)胞增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移，促進(jìn)細(xì)胞凋亡（圖1）。

圖1 TMED3上、下游基因及信號通路示意圖Figure 1 Schematic diagram of upstream and downstream genes and signaling pathways of TMED3

4 惡性腫瘤中TMED3表達(dá)的臨床應(yīng)用

TMED3 表達(dá)水平與腫瘤患者總生存率、臨床病理分期及臨床病理學(xué)特征有關(guān)。有研究[3]顯示，腎透明細(xì)胞癌組織中過表達(dá)的TMED3 與患者較低的總生存率有關(guān)。過表達(dá)TMED3 的骨肉瘤患者生存期較短，且TMED3 表達(dá)水平隨T 浸潤、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、分期的進(jìn)展程度的增加而增加[13]。肝細(xì)胞癌中TMED3 的高表達(dá)水平與甲胎蛋白、腫瘤大小、腫瘤數(shù)量、血管侵犯、HBsAg 和HBeAg 的存在相關(guān)，Kaplan-Meier 分析顯示TMED3 表達(dá)水平與疾病無進(jìn)展生存期及總生存期呈負(fù)相關(guān)，可作為肝細(xì)胞癌預(yù)后生物標(biāo)志物[20]。Zhang 等[19]通過Oncomine數(shù)據(jù)庫分析得知，在乳腺癌中TMED3 的表達(dá)水平不受患者年齡、腫瘤大小、分級、TNM 分期及Ki-67 指數(shù)的影響，但其過表達(dá)與總生存率相關(guān)。Peng 等[22]報(bào)道TMED3 在胃癌組織中表達(dá)明顯高于癌旁組織，且其表達(dá)水平與胃癌細(xì)胞對順鉑等化療藥物的耐藥性有關(guān)。綜上所述，腫瘤中TMED3表達(dá)水平與多種臨床病理因素相關(guān)，是惡性腫瘤診療和預(yù)后的新的生物標(biāo)志物。

5 小結(jié)與展望

TMED3 在多種惡性腫瘤存在以表達(dá)上調(diào)為主的現(xiàn)象，與腫瘤的發(fā)生發(fā)展、預(yù)后密切相關(guān)。TMED3 過表達(dá)可激活 Wnt/β -catenin、IL-11/STAT3、WNT-TCF 等惡性腫瘤相關(guān)信號通路并調(diào)控下游靶基因促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移；同時，TMED3 表達(dá)水平與多種腫瘤臨床病理特征、無進(jìn)展生存期、總生存期及臨床病理分期等相關(guān)，可作為惡性腫瘤預(yù)后的生物標(biāo)志物。當(dāng)然，還有個別研究表明，TMED3 也可作為癌癥轉(zhuǎn)移抑制因子發(fā)揮作用，如結(jié)腸癌肺轉(zhuǎn)移[11]；TMED3 與化療藥物耐藥性相關(guān)，如胃癌[22]。在基礎(chǔ)研究方面，TMED3 通過各種機(jī)制展現(xiàn)出其有望成為惡性腫瘤診治靶點(diǎn)，已有研究顯示TMED3 過表達(dá)能夠有效提高化療藥物敏感性，這為TMED3 的臨床應(yīng)用提供了依據(jù)。但是，TMED3 在不同腫瘤中的靶基因不盡相同，且受到多種蛋白的調(diào)節(jié)，這些復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)還有待進(jìn)一步深入研究。相信隨著對TMED3 研究的不斷深入，在基因調(diào)控層面通過診斷和治療來控制惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展將取得巨大成就。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。